JP2012180432A - リフレクター用樹脂組成物、リフレクター用樹脂フレーム、リフレクター、及び半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリメチルペンテン樹脂と、白色顔料と、球状溶融シリカ粒子及び/又は異形断面ガラス繊維と、を含むリフレクター用樹脂組成物、及び当該樹脂組成物を用いたリフレクター用樹脂フレーム、リフレクター、半導体発光装置、及び当該樹脂組成物を用いた成形方法である。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2では、光半導体素子と蛍光体等の波長変換手段とを組み合わせた光半導体装置に用いる熱硬化性光反射用樹脂組成物が開示されている。
また、本発明者の研究によれば、ガラス繊維に換えてポーラスなシリカ粒子を配合した場合、リフレクター等を製造する工程において水の蒸発による発泡が生じてしまい、成形品に微細孔が形成され、欠陥品を発生させてしまう場合があることが見出された。
[2] [1]に記載のリフレクター用樹脂組成物の硬化物からなるリフレクター用樹脂フレーム。
[3] 厚さが0.1〜0.5mmである[2]に記載のリフレクター用樹脂フレーム。
[4] [1]に記載のリフレクター用樹脂組成物の硬化物からなるリフレクター。
[6] [1]に記載のリフレクター用樹脂組成物を射出温度200〜400℃、金型温度20〜100℃で射出成形する成形方法。
本発明のリフレクター用樹脂組成物は、ポリメチルペンテン樹脂と、白色顔料と、球状溶融シリカ粒子及び/又は異形断面ガラス繊維と、を含んでなる。
ポリメチルペンテン樹脂としては4−メチルペンテン−1の単独重合体が好ましいが、4−メチルペンテン−1と他のα−オレフィン、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン等の炭素数2ないし20のα−オレフィンとの共重合体で通常4−メチル−1−ペンテンを90モル%以上含む4−メチルペンテン−1を主体とした共重合体でもよい。
4−メチルペンテン−1の単独重合体の分子量はゲルパーミッションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量Mwが1,000以上、特に5,000以上が好ましい。
異形断面ガラス繊維とは、断面の短径D1が0.5〜25μm、長径D2が0.6〜300μm、D1に対するD2の比D2/D1が1.2〜30である断面形状を有する平均繊維長0.75〜300μmのガラス繊維であることが好ましい。当該繊維径および繊維長は、ガラス繊維積層体の任意な点からランダムに所定量のガラス繊維を抜き取り、抜き取った繊維を乳鉢等で粉砕し、画像処理装置により計測することで求めることができる。
本発明のリフレクター用樹脂フレームは既述の本発明のリフレクター用樹脂組成物を成形した硬化物からなる。具体的には、本発明のリフレクター用樹脂をペレットとし、射出成形により所望の形状の樹脂フレームとすることで、本発明のリフレクター用樹脂フレームが製造される。リフレクター用樹脂フレームの厚さは0.1〜0.5mmであることが好ましい。
本発明のリフレクターは、既述の本発明のリフレクター用樹脂組成物を硬化した硬化物からなる。
当該リフレクターは、後述する半導体発光装置と組み合わせて用いてよいし、他の材料からなる半導体発光装置(LED実装用基板)と組み合わせて用いてもよい。
本発明のリフレクターは、主として、半導体発光装置のLED素子からの光をレンズ(出光部)の方へ反射させる作用を有する。リフレクターの詳細については、本発明の半導体発光装置に適用されるリフレクター(後述するリフレクター12)と同じであるためここでは省略する。
上記のように、本発明のリフレクター用樹脂組成物を用いてリフレクターを形成した半導体発光素子は、当該リフレクターに不良を生じるほどの微細孔が形成されることがないため、微細孔に起因した不良が生じ難くなる。そのため、当該製品としての耐久性が向上することになる。
本発明の半導体発光装置は、図1に例示するように、光半導体素子(例えばLED素子)10と、この光半導体素子10の周りに設けられ、光半導体素子10からの光を所定方向に反射させるリフレクター12とを基板14上に有してなる。そして、リフレクター12の光反射面の少なくとも一部(図1の場合は全部)が既述の本発明のリフレクター組成物の硬化物で構成されてなる。
なお、リフレクター12の内面は、光半導体素子10からの光の指向性を高めるために、テーパー状に上方に広げられていてもよい(図1参照)。
また、リフレクター12は、レンズ18側の端部を、当該レンズ18の形状に応じた形に加工された場合には、レンズホルダーとしても機能させることができる。
まず、上記本発明の反射材樹脂組成物を、所定形状のキャビティ空間を備える金型を用いたトランスファー成形、圧縮成形、射出成形等により、所定形状のリフレクター12を成形する。その後、別途、準備した光半導体素子10、電極及びリード線16を、接着剤又は接合部材により基板14に固定し、さらにリフレクター12に基板14上に固定する。次いで、基板14及びリフレクター12により形成された凹部に、シリコーン樹脂等を含む透明封止剤組成物を注入し、加熱、乾燥等により硬化させて透明封止部とする。その後、透明封止部上にレンズ18を配設して、図1に示す半導体発光装置が得られる。
なお、透明封止剤組成物が未硬化の状態でレンズ18を載置してから、組成物を硬化させてもよい。
なお、本実施例1,2及び比較例1〜3において使用した材料は下記の通りである。
ポリメチルペンテン樹脂 :TPX RT18(三井化学(株)製、分子量:MW50万〜60万)
シクロポリオレフィン樹脂:ZEONOR 1600(日本ゼオン(株)製)
(2)無機粒子
球状溶融シリカ :F−HS20(キンセイマテック(株)製、平均粒径22μm)
異形断面ガラス繊維:CSG3PA−820(日東紡(株)製、繊維長3mm)
球状多孔性シリカ :SYLYSIA780(富士シリカ化学(株)製、平均粒径12μm)
ガラス繊維 :CSX3J−451(日東紡(株)製、繊維長3mm)
(3)白色顔料
酸化チタン粒子 :PF−691(石原産業(株)製 ルチル型構造 平均粒径0.21μm)
シランカップリング剤:KBM−303(信越化学(株)製)
離型剤 :SZ−2000(堺化学(株)製)
酸化防止剤 :IRGANOX1010(チバ・ジャパン(株)製)
光安定剤 :IRGAFOS168(チバ・ジャパン(株)製)
表1に示す配合において、各種材料を配合、混練し、リフレクター用樹脂組成物を得た。なお、混練はロールで行った。
この成形体について下記諸特性を評価した。結果を下記表1に示す。
・加工性
混練性および安定なペレット作製可否にて評価した。表中の「○」は安定したペレット化が可能であることを示し、「△」は多少不安定であるが作製可能であることを示し、「×」は非常に困難であることを示す。
・耐熱性(外観の黄変性)
成形体を150℃で24時間、500時間放置する前と放置した後で、その放置前後での表面の色の変化を目視で観察した。放置前の白色を保っていれば良好な耐熱性を有することになる。表中の「○」は白色を保っていることを示し、「△」は多少黄色身を帯びているが白色を保っていることを示し、「×」は黄変していることを示す。
・耐熱性:光反射率
成形体を150℃で24時間、500時間放置する前と放置した後で、波長230〜780nmにおける光反射率を分光光度計UV−2550(島津製作所製)を使用して測定した。表1には、波長450nmの結果を示す。
・成形性:反り
シリンダー温度270〜300℃、射出圧力115MPa、射出保圧時間4.5s、冷却時間5.0s、金型温度80℃にて、射出成形によりリフレクター付きLEDフレームを作製し、反りを測定した。反りはフラットな定盤の上に置いた際の、定盤との隙間の最大値より得た。結果を下記表1に示す。
・成形性:微細孔有無
上記方法にて得られた成形体断面を切断し、各成形体に微細孔が存在するかを外観評価より確認した。結果を下記表1に示す。表中の「○」は微細孔が見られないことを示し、「×」は微細孔が見られることを示す。
実施例1において、ポリメチルペンテン樹脂の換わりに市販されているポリフタルアミド樹脂(テレフタル酸単位と1,9−ノナンジアミン単位:2−メチル−1,8−オクタンジアミン単位のモル比が85:15からなり、融点が306℃の樹脂)を使用し、直径50mm×厚さ3mmの硬化物を成形し、これを上記実施例と同様に、成形直後、耐熱試験後(150℃で24時間、500時間)の光反射率を測定したところ、それぞれ94%(耐熱試験前)、83%(24時間後)、62%(500時間後)であった。尚、成形時間は10秒で、反りは6.3mmであった。
実施例1において、ポリメチルペンテン樹脂の換わりに市販されているエポキシ樹脂(トリグリシジルイソシアヌレートとヘキサヒドロ無水フタル酸とをエポキシ樹脂へ当量となるよう溶解混合した混合物に、硬化触媒テトラ−n−ブチルホスホニウム−o,o−ジエチルホスホロジオチオエートが含有された樹脂)を使用し、150℃で時間90秒硬化、さらに150℃2時間のポストキュアより直径50mm×厚さ3mmの硬化物に成形し、これを上記実施例と同様に、成形直後、耐熱試験後(150℃で24時間、500時間)の光反射率を測定したところ、それぞれ95%(耐熱試験前)、90%(24時間後)、78%(500時間後)であった。反りは1mm以下であった。
以上から、本発明のリフレクター用樹脂組成物は、リフレクターや半導体発光装置用の反射材に有用であるといえる。
12・・・リフレクター
14・・・基板
16・・・リード線
18・・・レンズ
Claims (6)
- ポリメチルペンテン樹脂と、白色顔料と、球状溶融シリカ粒子及び/又は異形断面ガラス繊維と、を含むリフレクター用樹脂組成物。
- 請求項1に記載のリフレクター用樹脂組成物の硬化物からなるリフレクター用樹脂フレーム。
- 厚さが0.1〜0.5mmである請求項2に記載のリフレクター用樹脂フレーム。
- 請求項1に記載のリフレクター用樹脂組成物の硬化物からなるリフレクター。
- 光半導体素子と、前記光半導体素子の周りに設けられ、該光半導体素子からの光を所定方向に反射させるリフレクターとを基板上に有し、
前記リフレクターの光反射面が請求項1に記載のリフレクター組成物の硬化物からなる半導体発光装置。 - 請求項1に記載のリフレクター用樹脂組成物を射出温度200〜400℃、金型温度20〜100℃で射出成形する成形方法。
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